JPH0444197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中航走体の速度を制御するための
装置に関する。

〔従来の技術〕 従来より、第３図に示すごとく、水中航走体に
おいて、そのプロペラ４を回転駆動するためのタ
ービン２の出口側から入口側へ向けて順にコンデ
ンサ５、給水ポンプ６および燃焼器１を有するラ
ンキンサイクル給水系をそなえたものが提案され
ている。

すなわち、かかるランキンサイクル給水系で
は、燃焼器１によつて加熱された蒸気によりター
ビン２が仕事をし、その後タービン２からの蒸気
がコンデンサ５で復水されて飽和水となつたの
ち、給水ポンプ６から給水管１０を経て燃焼器１
へ送られ、その後再度蒸気となつてタービン２へ
供給されるようになつている。

また、タービン２とプロペラ４との間には、減
速器３が介装されており、この減速器３はプロペ
ラ４を回転させる一方、この減速器３からの動力
（信号）が結線１２を介して給水ポンプ６へ供給
され、これにより給水ポンプ６も作動するように
なつている。

なお、第３図中の符号８は燃料管１１に介装さ
れた燃料流量調節弁を示し、符号９は燃料管１１
の先端付きのバーナーを示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、給水ポンプ６はタービン２と減速器
３とを介して結合されているため、タービン２の
回転数が増減すると、給水ポンプ６の回転数も増
減する。

しかしながら、通常は、タービン通過流量およ
びタービン回転数の関係と、給水ポンプ通過流量
およびポンプ回転数の関係とは同一ではない。

すなわち、あるプロペラ回転数に対応するター
ビン通過流量とポンプ通過流量とは、タービン特
性やポンプ特性上同一にすることができないた
め、何等かの方法で給水流量制御を実現する必要
がある。

そして、かかる給水流量制御を実現できなけれ
ば、水中航走体の速度制御もうまく行なえない。

本発明は、このような要請にこたえようとする
もので、給水ポンプをバイパスする戻り流量管お
よび戻り流量を調節する弁を設けて、最適な給水
流量制御を実現できるようにして、水中航走体の
速度制御を可能ならしめた、水中航走体における
速度制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、更に進んでランキンサイクル
を用いる給水系において、速度を変化させた際に
も、安定な航走を確保することができるようにし
た、水中航走体における速度制御装置を提供する
ことをも目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の水中航走体における速度制
御装置は、水中航走体のプロペラを回転するター
ビンと、同タービンへ熱媒を供給する供給管と、
上記タービンへ供給される熱媒を加熱する燃焼器
と、上記タービンから上記供給管を介して上記燃
焼器へ熱媒を循環させる流体ポンプとからなるラ
ンキンサイクル給水系をそなえ、上記給水ポンプ
の上流側と下流側とを連結する戻り流量管と、同
戻り流量管に介装されて上記給水管の流量を調節
しうる戻り流量調節弁とが設けられたことを特徴
としている。

また、本発明の水中航走体における速度制御装
置は、水中航走体のプロペラを回転するタービン
と、同タービンへ熱媒を供給する供給管と、上記
タービンへ供給される熱媒を加熱する燃焼器と、
上記タービンから上記供給管を介して上記燃焼器
へ熱媒を循環させる流体ポンプとからなるランキ
ンサイクル給水系をそなえるととともに、上記燃
焼器へ供給される燃料の流量を調節しうる燃料流
量調節弁をそなえ、上記給水ポンプの上流側と下
流側とを連結する戻り流量管と、同戻り流量管に
介装されて上記給水管の流量を調節しうる戻り流
量調節弁とが設けられて、上記タービンの回転数
を検出するタービン回転数センサと、上記タービ
ンの入口温度を検出するタービン入口温度センサ
と、上記タービンの入口圧力を検出するタービン
入口圧力センサとが設けられるとともに、上記タ
ービン回転数センサからの検出信号、上記タービ
ン入口温度センサからの検出信号および上記ター
ビン入口圧力センサからの検出信号に応じて上記
燃料流量調節弁の開閉状態および上記戻り流量調
節弁の開閉状態を制御する制御機構が設けられた
ことを特徴としている。

〔作用〕

上述の構成により、上記第１番目の発明によれ
ば、上記戻り流量調節弁の開度を調整することに
よつて、上記戻り流量管を通じて上記給水ポンプ
の上流側へ戻す流量を制御し、これによりプロペ
ラ回転数に対して必要とされるタービン通過流量
と給水管通過流量とが等しくなるようにすること
ができる。

また、第２番目の発明によれば、タービン入口
圧力、タービン回転数およびタービン入口温度に
応じて燃料流量調節弁の開閉状態および戻り流量
調節弁の開閉状態を制御することができる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての水
中航走体における速度制御装置について説明する
と、第１図はその全体構成を示す系統図、第２図
はそのランキンサイクル給水系を示す系統図であ
る。

本実施例では、第１，２図に示すように、燃焼
器１が設けられており、この燃焼器１は、燃料管
１１に介装された燃料流量調節弁８によつて流量
を調整された燃料を受け、この燃料をバーナー９
によつて燃焼する。

この燃焼器１には、ランキンサイクルを構成す
る給水管１０が接続されており、給水管１０を通
じて供給された熱媒としての水が燃焼器１内を通
過し、蒸気となつてタービン２へ供給される。

タービン２は、減速器３を介して接続されたプ
ロペラ４を回転させて、水中航走体を進行させ
る。

タービン２に供給された蒸気は、コンデンサ５
を経由して流体ポンプとしての給水ポンプ６へ送
られて、再度給水管１０内を循環する。

そして、給水ポンプ６は、減速器３からの動力
を結線１２を介して受けて、その作動を制御され
るようになつている。

給水管１０には、給水ポンプ６の吐出口と流入
口とを結ぶ戻り流量管としての給水ポンプ戻り管
１０′が接続しており、この給水ポンプ戻り管１
０′には、戻り流量調節弁７が設けられている。

なお、あるプロペラ回転数に対して必要とされ
るタービン２の通過流量よりも、プロペラ４の回
転数に対応する給水ポンプ６の流量の方が大なる
ように給水ポンプ６の能力が設計されている。

したがつて、この戻り流量調節弁７の開閉状態
ないし開度を調節することにより、給水ポンプ６
の過剰な流量を戻り流量調節弁７を開いて給水ポ
ンプ戻り管１０′を介して給水ポンプ６の流入口
へ戻すことによつて、プロペラ回転数に対するタ
ービン通過流量と給水管通過流量とを等しくする
ことができる。

これにより安定した運転を実現でき、また、水
中航走体内の限られた空間内での簡易な給水流量
制御も可能となる。

ところで、制御機構Ａが設けられており、この
制御機構Ａには、戻り流量調節弁制御系Bcと燃
料流量調節弁制御系Fcとが設けられている。

戻り流量調節弁制御系Bcでは、回転数設定器
１６からの回転数設定値信号をランプ関数発生器
（RAMP）１７が受けるようになつていて、この
ランプ関数発生器１７により徐々に変化する信号
となつた回転数設定値信号を減算器１８および関
数発生器（FX）２０が受けるようになつていて、
減算器１８は、タービン軸２ａの回転数をタービ
ン回転数センサ（RPM）１４から受けて回転数
偏差信号を比例積分制御器（PI）１９へ出力す
る。

制御器１９の出力は、回転数に対するオフセツ
トをなくすための補正量信号として減算器２２へ
供給される。

減算器２２は、この補正量信号と、関数発生器
２０からのタービン入口圧力に対する先行信号と
を受けて、その差をとり、タービン入口圧力設定
値信号を減算器２４へ出力する。

減算器２４は、タービン入口圧力設定値信号
と、タービン２の上流側給水管１０に接続するタ
ービン入口圧力センサ（Ｐ）１５からのタービン
圧力信号とを受けて、その偏差をとり圧力偏差信
号を比例積分制御器（PI）２５へ出力する。

制御器２５は、その出力信号を戻り流量調節弁
７へ出力する。

これにより、戻り流量調節弁７の開閉状態が制
御されて、給水ポンプ戻り管１０′の流量が制御
される。

燃料流量調節弁制御系Fcでは、回転数設定器
１６からの回転数設定値信号をランプ関数発生器
（RAMP）１７が受けるようになつていて、この
ランプ関数発生器１７により徐々に変化する信号
となつた回転数設定値信号を関数発生器（FX）
２１が受けるようになつていて、関数発生器２１
からのタービン入口温度設定値信号は減算器２３
へ送られる。

減算器２３では、タービン入口温度設定値信号
と、タービン２の上流側給水管１０内の熱媒の温
度ないし給水管１０の温度を検出するタービン入
口温度センサ１３からの実タービン入口温度信号
とを受けて、その差を演算し、温度偏差信号を比
例積分制御器（PI）２６へ出力する。

制御器２６は、その出力信号を弁制御信号とし
て燃料流量調節弁８へ供給し、これにより、燃料
流量調節弁８を増減制御して、燃料管１１を通じ
てバーナー９へ供給される燃料量が調節されて、
それにより、タービン入口温度が制御される。

このようにして、制御機構Ａの戻り流量調節弁
制御系Bcにおいては、タービン回転数センサ１
４からのタービン回転数信号を減算器１８および
制御器１９を通じて減算器２２が受けるので、関
数発生器２０からの回転数に対する圧力設定値に
多少の誤差が存在しても、これを補正することが
でき、この補正値に基づき所望のタービン回転数
を実現することができる。

また、制御機構Ａの燃料流量調節弁制御系Fc
においては、タービン入口温度センサ１３からの
実際のタービン入口温度と回転数に応じたタービ
ン入口温度設定値との偏差に応じて、燃料流量を
調節することができ、これによりタービン入口温
度を制御することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の水中航走体にお
ける速度制御装置によれば、水中航走体のプロペ
ラを回転するタービンと、同タービンへ熱媒を供
給する供給管と、上記タービンへ供給される熱媒
を加熱する燃焼器と、上記タービンから上記供給
管を介して上記燃焼器へ熱媒を循環させる流体ポ
ンプとからなるランキンサイクル給水系をそな
え、上記給水ポンプの上流側と下流側とを連結す
る戻り流量管と、同戻り流量管に介装されて上記
給水管の流量を調節しうる戻り流量調節弁とが設
けられるという簡素な構成で、上記給水ポンプの
過剰な流量を制御することにより、給水流量の最
適な制御、ひいては水中航走体の最適な速度制御
を行なうことができるので、水中航走体の安定な
運転を実現できる利点がある。

また、本発明の水中航走体における速度制御装
置によれば、水中航走体のプロペラを回転するタ
ービンと、同タービンへ熱媒を供給する供給管
と、上記タービンへ供給される熱媒を加熱する燃
焼器と、上記タービンから上記供給管を介して上
記燃焼器へ熱媒を循環させる流体ポンプとからな
るランキンサイクル給水系をそなえるとともに、
上記燃焼器へ供給される燃料の流量を調節しうる
燃料流量調節弁をそなえ、上記給水ポンプの上流
側と下流側とを連結する戻り流量管と、同戻り流
量管に介装されて上記給水管の流量を調節しうる
戻り流量調節弁とが設けられて、上記タービンの
回転数を検出するタービン回転数センサち、上記
タービンの入口温度を検出するタービン入口温度
センサと、上記タービンの入口圧力を検出するタ
ービン入口圧力センサとが設けられるとともに、
上記タービン回転数センサからの検出信号、上記
タービン入口温度センサからの検出信号および上
記タービン入口圧力センサからの検出信号に応じ
て上記燃料流量調節弁の開閉状態および上記戻り
流量調節弁の開閉状態を制御する制御機構が設け
られるという簡素な構成で、タービン入口圧力、
タービン回転数およびタービン入口温度に応じ
て、燃焼器へ供給される給水流量と燃料流量と、
プロペラの回転数とを制御することができる利点
があり、これにより、水中航走体の速度を変化さ
せた際にも、安定な航走を確保することができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての水中航
走体における速度制御装置を示すもので、第１図
はその全体構成を示す系統図、第２図はそのラン
キンサイクル給水系を示す系統図であり、第３図
は従来の水中航走体における速度制御装置を示す
系統図である。 １……燃焼器、２……タービン、２ａ……ター
ビン軸、３……減速器、４……プロペラ、５……
コンデンサ、６……流体ポンプとしての給水ポン
プ、７……戻り流量調節弁、８……燃料流量調節
弁、９……バーナー、１０……給水管、１０′…
…戻り流量管としての給水ポンプ戻り管、１１…
…燃料管、１２……結線、１３……タービン入口
温度センサ（Ｔ）、１４……タービン回転数セン
サ（RPM）、１５……タービン入口圧力センサ
（Ｐ）、１６……回転数設定器、１７……ランプ関
数発生器（RAMP）、１８……減算器、１９……
比例積分制御器（PI）、２０，２１……関数発生
器（FX）、２２〜２４……減算器、２５，２６…
…比例積分制御器（PI）、Ａ……制御機構、Bc…
…戻り流量調節弁制御系、Fc……燃料流量調節
弁制御系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水中航走体のプロペラを回転するタービン
   と、同タービンへ熱媒を供給する供給管と、上記
   タービンへ供給される熱媒を加熱する燃焼器と、
   上記タービンから上記供給管を介して上記燃焼器
   へ熱媒を循環させる流体ポンプとからなるランキ
   ンサイクル給水系をそなえ、上記給水ポンプの上
   流側と下流側とを連結する戻り流量管と、同戻り
   流量管に介装されて上記給水管の流量を調節しう
   る戻り流量調節弁とが設けられたことを特徴とす
   る、水中航走体における速度制御装置。 ２ 水中航走体のプロペラを回転するタービン
   と、同タービンへ熱媒を供給する供給管と、上記
   タービンへ供給される熱媒を加熱する燃焼器と、
   上記タービンから上記供給管を介して上記燃焼器
   へ熱媒を循環させる流体ポンプとからなるランキ
   ンサイクル給水系をそなえるとともに、上記燃焼
   器へ供給される燃料の流量を調節しうる燃料流量
   調節弁をそなえ、上記給水ポンプの上流側と下流
   側とを連結する戻り流量管と、同戻り流量管に介
   装されて上記給水管の流量を調節しうる戻り流量
   調節弁とが設けられて、上記タービンの回転数を
   検出するタービン回転数センサと、上記タービン
   の入口温度を検出するタービン入口温度センサ
   と、上記タービンの入口圧力を検出するタービン
   入口圧力センサとが設けられるとともに、上記タ
   ービン回転数センサからの検出信号、上記タービ
   ン入口温度センサからの検出信号および上記ター
   ビン入口圧力センサからの検出信号に応じて上記
   燃料流量調節弁の開閉状態および上記戻り流量調
   節弁の開閉状態を制御する制御機構が設けられた
   ことを特徴とする、水中航走体における速度制御
   装置。